余大武 趙永清 西安空軍工程大學(xué)（西安

     710077） 石楚生

     來源：《電源技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：分析了具有耦合濾波電感的多輸出正激式開關(guān)電源電路，對(duì)比了有耦合和無耦合濾波電感對(duì)電路參數(shù)的影響，介紹了耦合濾波電感的設(shè)計(jì)方法。

     關(guān)鍵詞：多路輸出

     正激式 耦合濾波電感 互感 漏感

     開關(guān)紋波

     1 引言

     近年來高頻開關(guān)電源在電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。正激式dc/dc變換器以其輸出紋波小、對(duì)開關(guān)管的要求較低等優(yōu)點(diǎn)而適合于低壓、大電流、功率較大的場(chǎng)合。但正激變換器對(duì)輸出電感的設(shè)計(jì)有較高要求，特別在多路輸出的情況。

     本文分析對(duì)比正激變換器多路輸出濾波電感采用獨(dú)立方式和耦合方式的不同特點(diǎn)，討論了耦合電感的設(shè)計(jì)方法，給出了一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，并給出仿真及試驗(yàn)結(jié)果。

     2

     正激變換器普通多路輸出的分析

     圖1所示為180w正激變換器的變壓器及輸出部分。兩路輸出分別采用無耦合的濾波電感。其一路輸出uo1為：

     uo1=(uin1－uv1a)d－uv1b(1－d)

     =uin1d－uv1b (1)

     式（1）中，d為初級(jí)開關(guān)脈沖的占空比，uv1a、uv1b分別為整流二極管和續(xù)流二極管的壓降，并假設(shè)它們相等。

     該電路l的最小值一般由所需維持最小負(fù)載電流的要求決定，而電感l(wèi)中的電流又分連續(xù)和不連續(xù)兩種工作情況。如果負(fù)載電流io逐步降低，l中的波動(dòng)電流最小值剛好為0時(shí)，即定義為臨界情況。在控制環(huán)中，連續(xù)狀況的傳遞函數(shù)有兩個(gè)極點(diǎn)，不連續(xù)狀況只有一個(gè)極點(diǎn)。因而在臨界點(diǎn)上下，傳遞函數(shù)是突變的。圖1電路的uin1,uin2繞組通常都為緊耦合狀態(tài)，而每一路lc濾波器的串聯(lián)諧振頻率不相同，這一情況將使控制環(huán)在連續(xù)狀況時(shí)傳遞函數(shù)增加新的極點(diǎn)。

     在多路輸出時(shí)，如果輔助輸出電壓要保持在一定的穩(wěn)定范圍內(nèi)，則主輸出的電感必須一直超過臨界值，即一直處于連續(xù)狀態(tài)。從性能上講，l過大限制了輸出電流的最大變化率，而且?guī)е绷麟娏鬟\(yùn)行的大電感造價(jià)昂貴。

     在圖1所示的電路中，當(dāng)uo1保持5v不變時(shí)，隨著uo2負(fù)載上的突然變化，其15.8v的電壓有可能突變4v～5v，且在經(jīng)過數(shù)十至數(shù)百毫秒后才能恢復(fù)。

     為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，通常都使電感電流工作于連續(xù)狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載電流變化較大時(shí)，甚至在出現(xiàn)負(fù)載電流為零的場(chǎng)合下為使電路仍可以正常工作，則可在每路輸出接入一固定負(fù)載。

     3

     多路輸出正激變換器耦合濾波電感的分析

     對(duì)照?qǐng)D1和圖2電路，圖2電路的l1、l2為繞在同一磁芯上的電感，且匝數(shù)比與uin1、uin2的匝數(shù)比相同，同名端如圖所示。

     設(shè)：uv1a=uv1b=uv1=0.6v

     uv2a=uv2b=uv2=1.0v

     d=0.4uo1=5vn=n2/n1=3:1

     則有：uin1=(uo1＋uv1)/d=5.6v/0.4

     =14vp-p (2)

     uin2=uin1·n=14×3=42vp-p

     (3)

     uo2=uin2·d－uv2=42×0.4－1.0=15.8v

     在初級(jí)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)

     ul1=uin1－uv1－uo1=14－0.6－5=8.4v

     (4)

   &